封裝,,就是指把硅片上的電路管腳,用導(dǎo)線(xiàn)接引到外部接頭處,以便與其它器件連接。封裝形式是指安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的外殼,。它不僅起著安裝,、固定、密封,、保護(hù)芯片及增強(qiáng)電熱性能等方面的作用,,而且還通過(guò)芯片上的接點(diǎn)用導(dǎo)線(xiàn)連接到封裝外殼的引腳上,這些引腳又通過(guò)印刷電路板上的導(dǎo)線(xiàn)與其他器件相連接,,從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部芯片與外部電路的連接,。因?yàn)樾酒仨毰c外界隔離,以防止空氣中的雜質(zhì)對(duì)芯片電路的腐蝕而造成電氣性能下降,。另一方面,,封裝后的芯片也更便于安裝和運(yùn)輸。由于封裝技術(shù)的好壞還直接影響到芯片自身性能的發(fā)揮和與之連接的PCB(印制電路板)的設(shè)計(jì)和制造,,因此它是至關(guān)重要的,。 衡量一個(gè)芯片封裝技術(shù)先進(jìn)與否的重要指標(biāo)是芯片面積與封裝面積之比,,這個(gè)比值越接近1越好。
封裝時(shí)主要考慮的因素:
1,、 芯片面積與封裝面積之比為提高封裝效率,,盡量接近1:1;
2,、 引腳要盡量短以減少延遲,,引腳間的距離盡量遠(yuǎn),以保證互不干擾,,提高性能,;
3、 基于散熱的要求,,封裝越薄越好,。 封裝主要分為DIP雙列直插和SMD貼片封裝兩種。從結(jié)構(gòu)方面,,封裝經(jīng)歷了最早期的晶體管TO(如TO-89,、TO92)封裝發(fā)展到了雙列直插封裝,隨后由PHILIP公司開(kāi)發(fā)出了SOP小外型封裝,,以 后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝),、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝),、 SSOP(縮小型SOP),、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等,。
從材料介質(zhì)方面,,包括金屬、陶瓷,、塑料,、塑料,目前很多高強(qiáng)度工作條件需求的電路如軍工和宇航級(jí)別仍有大量的金屬封裝,。 封裝大致經(jīng)過(guò)了如下發(fā)展進(jìn)程: 結(jié)構(gòu)方面:TO->DIP->PLCC->QFP->BGA ->CSP,; 材料方面:金屬、陶瓷->陶瓷,、塑料->塑料; 引腳形狀:長(zhǎng)引線(xiàn)直插->短引線(xiàn)或無(wú)引線(xiàn)貼裝->球狀凸點(diǎn),; 裝配方式:通孔插裝->表面組裝->直接安裝具體的封裝形式
1,、 SOP/SOIC封裝 SOP是英文Small Outline Package的縮寫(xiě),即小外形封裝,。SOP封裝技術(shù)由1968~1969年菲利浦公司開(kāi)發(fā)成功,,以后逐漸派生出SOJ(J型引腳小外形封裝),、TSOP(薄小外形封裝)、VSOP(甚小外形封裝),、SSOP(縮小型SOP),、TSSOP(薄的縮小型SOP)及SOT(小外形晶體管)、SOIC(小外形集成電路)等,。
2,、 DIP封裝 DIP是英文 Double In-linePackage的縮寫(xiě),即雙列直插式封裝,。插裝型封裝之一,,引腳從封裝兩側(cè)引出,封裝材料有塑料和陶瓷兩種,。DIP是最普及的插裝型封裝,,應(yīng)用范圍包括標(biāo)準(zhǔn)邏輯IC,存貯器LSI,,微機(jī)電路等,。
3、 PLCC封裝 PLCC是英文Plastic Leaded Chip Carrier的縮寫(xiě),,即塑封J引線(xiàn)芯片封裝,。PLCC封裝方式,外形呈正方形,,32腳封裝,,四周都有管腳,外形尺寸比DIP封裝小得多,。PLCC封裝適合用SMT表面安裝技術(shù)在PCB上安裝布線(xiàn),,具有外形尺寸小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn),。
4,、 TQFP封裝 TQFP是英文thin quad flat package的縮寫(xiě),即薄塑封四角扁平封裝,。四邊扁平封裝(TQFP)工藝能有效利用空間,,從而降低對(duì)印刷電路板空間大小的要求。由于縮小了高度和體積,,這種封裝工藝非常適合對(duì)空間要求較高的應(yīng)用,,如PCMCIA 卡和網(wǎng)絡(luò)器件。幾乎所有ALTERA的CPLD/FPGA都有TQFP 封裝,。
5,、 PQFP封裝 PQFP是英文Plastic Quad Flat Package的縮寫(xiě),即塑封四角扁平封裝。PQFP封裝的芯片引腳之間距離很小,,管腳很細(xì),,一般大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路采用這種封裝形式,,其引腳數(shù)一般都在100以上,。
6、 TSOP封裝 TSOP是英文Thin Small Outline Package的縮寫(xiě),,即薄型小尺寸封裝,。TSOP內(nèi)存封裝技術(shù)的一個(gè)典型特征就是在封裝芯片的周?chē)龀鲆_,TSOP適合用SMT技術(shù)(表面安裝技術(shù))在PCB(印制電路板)上安裝布線(xiàn),。TSOP封裝外形尺寸時(shí),,寄生參數(shù)(電流大幅度變化時(shí),引起輸出電壓擾動(dòng))減小,,適合高頻應(yīng)用,,操作比較方便,可靠性也比較高
7,、 BGA封裝 BGA是英文Ball Grid Array Package的縮寫(xiě),,即球柵陣列封裝。
20世紀(jì)90年代隨著技術(shù)的進(jìn)步,,芯片集成度不斷提高,,I/O引腳數(shù)急劇增加,功耗也隨之增大,,對(duì)集成電路封裝的要求也更加嚴(yán)格,。為了滿(mǎn)足發(fā)展的需要,BGA封裝開(kāi)始被應(yīng)用于生產(chǎn),。
采用BGA技術(shù)封裝的內(nèi)存,,可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高兩到三倍,BGA與TSOP相比,,具有更小的體積,,更好的散熱性能和電性能。BGA 封裝技術(shù)使每平方英寸的存儲(chǔ)量有了很大提升,,采用BGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量下,,體積只有TSOP封裝的三分之一;另外,,與傳統(tǒng)TSOP封裝方式相比,,BGA封裝方式有更加快速和有效的散熱途徑。
BGA封裝的I/O端子以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面,,BGA技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是I/O引腳數(shù)雖然增加了,,但引腳間距并沒(méi)有減小反而增加了,,從而提高了組裝成品率;雖然它的功耗增加,,但BGA能用可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善它的電熱性能,;厚度和重量都較以前的封裝技術(shù)有所減少,;寄生參數(shù)減小,信號(hào)傳輸延遲小,,使用頻率大大提高,;組裝可用共面焊接,可靠性高,。
說(shuō)到BGA封裝就不能不提Kingmax公司的專(zhuān)利TinyBGA技術(shù),,TinyBGA英文全稱(chēng)為T(mén)iny Ball GridArray(小型球柵陣列封裝),屬于是BGA封裝技術(shù)的一個(gè)分支,。是Kingmax公司于1998年8月開(kāi)發(fā)成功的,,其芯片面積與封裝面積之比不小于 1:1.14,可以使內(nèi)存在體積不變的情況下內(nèi)存容量提高2~3倍,,與TSOP封裝產(chǎn)品相比,,其具有更小的體積、更好的散熱性能和電性能,。
采用TinyBGA封裝技術(shù)的內(nèi)存產(chǎn)品在相同容量情況下體積只有TSOP封裝的1/3,。TSOP封裝內(nèi)存的引腳是由芯片四周引出的,而TinyBGA則是由芯片中心方向引出,。這種方式有效地縮短了信號(hào)的傳導(dǎo)距離,,信號(hào)傳輸線(xiàn)的長(zhǎng)度僅是傳統(tǒng)的TSOP技術(shù)的1/4,因此信號(hào)的衰減也隨之減少,。這樣不僅大幅提升了芯片的抗干擾,、抗噪性能,而且提高了電性能,。
采用TinyBGA封裝芯片可抗高達(dá)300MHz的外頻,,而采用傳統(tǒng)TSOP封裝技術(shù)最高只可抗150MHz的外頻。 TinyBGA封裝的內(nèi)存其厚度也更?。ǚ庋b高度小于0.8mm),,從金屬基板到散熱體的有效散熱路徑僅有0.36mm。因此,,TinyBGA內(nèi)存擁有更高的熱傳導(dǎo)效率,,非常適用于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的系統(tǒng),穩(wěn)定性極佳,。